DE10303534A1

DE10303534A1 - Verfahren zur Verbindung mindestens zweier aus Kunststoff bestehender Rohr- und/oder Wandelemente

Info

Publication number: DE10303534A1
Application number: DE10303534A
Authority: DE
Inventors: Hermann van Dipl.-Ing. Laak; Kai Rademacher
Original assignee: Plasticon Germany GmbH
Current assignee: Plasticon Germany GmbH
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: DE10303534B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Verbindung mindestens zweier aus Kunststoff bestehender Rohr- und/oder Wandelemente 50, 53, 54 durch Wärmeeinwirkung für insbesondere Behälter, Apparate, Gehäuse- und Leitungskanäle zur Aufnahme und/oder zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien. Um die Montage- und Schweißzeiten zu verkürzen und eine kostengünstige Herstellung von Kunststoffrohren oder Kunststoffbeschichtungen vorzunehmen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das zwischen den zu verbindenden Rohr- und/oder Wandelementen 50, 53, 54 eine in Wellenlängenbereich von 150 bis 2500 nm, insbesondere 500 bis 1500 nm oder 800 bis 1000 nm, eine Schweißfolie verwendet wird, welche als Fügeelement durch das entstehende Schweißvolumen die beiden Fügepartner 50, 53, 54 miteinander verbindet. Als Schweißfolie wird vorzugsweise eine Durchstrahlschweißfolie 55 eingesetzt, die in vorteilhafer Weise eine Verbindung artverwandter Kunststoffmaterialien ermöglicht, und zwar auch Kunststoffmaterialien, die normaler Weise nicht untereinander verschweißbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Verbindung mindestens zweier aus Kunststoff bestehender Rohr- und/oder Wandelemente durch Wärmeeinwirkung für insbesondere Behälter, Apparate, Gehäuse- und Leitungskanäle zur Aufnahme und/oder zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien.
Zum Transportieren, Lagern und Ab- oder Weiterleiten von hochkorrosiven Gasen oder Flüssigkeiten werden Verbindungskanäle für Behälter und Container benötigt, die eine gas- und flüssigkeitsdichte und korrosionsbeständige Verbindung aufweisen. Derartige hochkorrosive Gase oder Flüssigkeiten stammen in der Regel von Microchip-Fabriken, Chemikalienproduzenten und -distributoren sowie Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen und zahlreichen industriellen Prozessanlagen. Für die Verbindung der Behälter werden in der Regel Kunststoffrohre eingesetzt, die untereinander und mit den entsprechenden Behältern verbunden werden müssen. Hierbei werden Verfahrenstechniken, wie das Warmgasziehschweißen, Heißluftschweißen, das Heizelement-kontaktschweißen, das Infrarotschweißen, die Fusionsschweißung und das Elektromuffenschweißen angewendet.
Die aufgezeigten Schweißtechniken weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Das Warmgasziehschweißen und die Fusionsschweißung benötigen beispielsweise sehr große Schmelzquerschnitte, welche zu einer zeit- und kostenintensiven Verarbeitung führen. Ferner sind präzise Nahtvorbereitungen und eine lange Schweißnahtfixierung beim Abkühlen erforderlich, sodass bei rohrförmigen Fügebereichen das Schweißverfahren unwirtschaftlich wird. Ferner wird bei diesem Schweißverfahren Schweißmaterial zusätzlich erforderlich, wodurch die Produktionskosten verteuert werden und keine wirtschaftliche Herstellung möglich ist.
Ein für Thermoplasten handelsübliches Heizelementkontaktschweißen ist hingegen bei hochfluorierten Thermoplasten, wie z.B. PFA, FEP, MFA, in der Regel nicht anwendbar. Nachteile des Heizelementkontaktschweißens entstehen beispielsweise durch das Kleben der Schmelze auf den Materialober flächen und der korrosive Angriff durch das Fluor. Ferner sind teuere hochlegierte Werkzeuge für die Herstellung notwendig und erhöhen die Fertigungskosten. Das Elektromuffenschweißen benötigt für den Schweißvorgang eine Schweißmuffe und wird ebenfalls bislang nicht bei hochfluorierten Thermoplasten eingesetzt. Das Infrarotschweißen hingegen ist für hochfluorierte Thermoplaste nur bedingt einsetzbar.
Alle vorgenannten Schweißverfahren weisen den Nachteil auf, dass eine aufwendige Fixierung der zu verbindenden Teil notwendig ist, um einen Verzug in der Abkühlphase zu vermeiden. Des Weiteren werden aufgrund der großen Schmelzvolumen relativ große Zykluszeiten zum Aufheizen, Verbinden und Abkühlen benötigt. Insbesondere bei kleinen Wandstärken ist es sehr schwierig, eine sichere Schweißnaht mit den herkömmlichen Schweißtechniken zu erzielen. Aus diesem Grunde können derartige Schweißtechniken für die Herstellung von beispielsweise einfachen, kostengünstigen Hohlkörpern nicht eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbindung mindestens zweier aus Kunststoff bestehender Rohr- und/oder Wandelemente aufzuzeigen, welches eine wesentlich verkürzte Montage- und Schweißzeit und kostengünstige Herstellung ermöglicht, wobei die unterschiedlichsten Kunststoffmaterialien miteinander verbunden werden können, sodass eine betriebssichere gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung entsteht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung vorn Rohrkörpern aufzuzeigen.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass zwischen den zu verbindenden Rohr- und/oder Wandelementen eine im Wellenlängenbereich von 150 – 2500 nm, insbesondere 500 – 1500 nm oder 800 – 1000 nm, absorbierende Schweißfolie verwendet wird, welche als Fügeelement durch das entstehende Schweißvolumen die beiden Fügepartner miteinander verbindet. Durch die Verwendung einer absorbierenden Schweißfolie als Fügeelement besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit die unterschiedlichsten Kunststoffmaterialien, welche gegebenenfalls einzeln nicht miteinander verbunden werden können, zu verschweißen. Hierbei können Schweißfolien eingesetzt werden, die eine absorbierende Wirkung im Wellenlängenbereich von 150 bis 2500 nm aufweisen. Vorzugsweise werden bei besonderen Schweißtechniken Wellenlängenbereiche von 500 bis 1500 nm beziehungsweise 800 bis 1000 nm eingesetzt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchdringt beispielsweise ein Laserstrahl eine lasertransparente Schicht oder es wird durch Wärmeeinwirkung zum Beispiel durch ein Infrarotlicht in einer mit entsprechenden Additiven versehenen Schicht die zugeführte Wärme absorbiert, sodass durch die in der Schweißfolie erzeugte Wärme die Schweißfolie entweder einen dünnen Schmelzfilm zu beiden benachbarten Seiten der zu verbindenden Fügepartner ausbildet oder aber vollständig aufgeschmolzen wird und somit die beiden miteinander zu verbindenden Fügepartner verschweißt. Hierbei wird ein dünner Schmelzfilm von beispielsweise 0,1 bis 0,2 mm Dicke gebildet, der zur Verbindung der Fügepartner ausreicht. Zusätzlich wird durch die lokale Wärmeentwicklung der sich in Kontakt mit der Schweißfolie befindliche Fügepartner ebenfalls erwärmt und an der Oberfläche leicht angeschmolzen, sodass die Oberflächen miteinander verschmelzen und nach der Abkühlung sehr fest miteinander verbunden sind. Die an den Oberflächen beziehungsweise Kontaktflächen gebildete Schmelzmasse ist so gering, das gegenüber herkömmlichen Schweißverfahren eine wesentlich reduzierte Aufwärmphase, Schweiß- und Abkühlzeit erforderlich ist. Beispielsweise wird für das Laserschweißen gegenüber dem Warmgasziehschweißen nur 7% der Energie benötigt. Der Zeitaufwand für den Schweißvorgang reduziert sich auf circa 25% der beim Warmgasziehschweißen benötigten Zeit. Durch die reduzierten Bearbeitungszeiten ist somit eine schnelle Verbindung möglich. Ferner wird die Belastung des Kontaktbereichs beim erfindungsgemäßen Schweißverfahren durch Scherung bei unterschiedlichen Abkühlungsgeschwindigkeiten der miteinander verbundenen Kunststoffe wesentlich verringert. Durch die kleinere Wärmeeinflusszone ergibt sich somit eine wesentlich kürzere Schweißnahtfixierung, wodurch die Produktionsrate erhöht wird und die Fertigungskosten gesenkt werden können. Eine besondere Schweißnahtvorbereitung ist beim Herstellen der Verbindung nicht erforderlich und es werden auch keine zur Verbindung benötigten Zusatzstoffe verwendet, sodass die Kosten insgesamt verringert und die Handhabung vereinfacht wird. Durch die Verringerung der Abkühlzeiten können ferner größere Stückzahlen wirtschaftlich verarbeitet und einem Automatisierungsprozess mit einer hohen Reproduzierbarkeit zugeführt werden.
Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens ist bei hochfluorierten Kunststoffen durch den geringen Energieübertrag und das geringe Schweißvolumen eine erheblich reduzierte Emission von Umwelt- und gesundheitsschädlichen Gasen von Bedeutung. Hierbei können auch hochfluorierte Thermoplaste miteinander verbunden werden. Aufgrund der geringeren Wärmeeinflusszonen ist ein Verzug der zu verbindenden Kunststoffteile minimiert, sodass keine aufwendige und lange Fixierung der Teile notwendig ist, wodurch die Zykluszeit, wie Aufheizen, Verbinden und Abkühlen, wesentlich reduziert werden können. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist ferner durch die verhältnismäßig kleine Wärmeeinflusszonen in vorteilhafter Weise bei dünnen Wandstärken anwendbar.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass an die wärmeabsorbierende Schweißfolie und an die Kunststoffmaterialien im Bereich der Schweißnähte keine besonders hohen Fertigungsanforderungen gestellt werden müssen. Beispielsweise erfordern diese keine Sonderbehandlung oder Vorbereitung zur Verbindung untereinander, da die absorbierende Schweißfolie diese Funktion übernimmt und somit kann die Lagerhaltung vereinfacht werden und die unterschiedlichsten Materialien können mit Hilfe einer gegebenenfalls auf die verwendeten Materialien abgestimmten Schweißfolie, welche in unterschiedlichen Wellenlängenbereich eine absorbierende Wirkung aufweist, miteinander verbunden werden. Die absorbierende Schweißfolie als Fügeelement besteht hierbei aus einer Durchstrahlschweißfolie von 0,05 bis 1,5 mm Dicke, wobei vorzugsweise eine Durchstrahlschweißfolie von 0,1 bis 1 mm Dicke verwendet wird. Beispielsweise wird hierbei eine Durchstrahlschweißfolie aus einem laser- oder infrarottransparenten Kunststoffmaterial mit absorbierenden Partikeln in einem bestimmten Wellenlängenbereich verwendet. Somit können für die verschiedenen Schweißtechniken unterschiedliche Durchstrahlschweißfolien zur Verfügung gestellt werden, die optimal auf den Wellenlängenbereich und gegebenenfalls die verwendeten Kunststoffmaterialien als Fügepartner abgestimmt sind. Hierbei wird die Durchstrahlschweißfolie vorzugsweise als Aufheizfolie zur Verbindung laser- oder infrarottransparenter Kunststoffmaterialien verwendet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchstrahlschweißfolie zwischen den Rohr- und/oder Wandelementen ein Schmelzvolumen ausbilden kann, welches gleichzeitig als Toleranzausgleich verwendet wird. Somit können geringe Bauteiltoleranzen in vorteilhafter Weise durch die Durchstrahlschweißfolie ausgeglichen werden und die Massgenauigkeit der zu verbindenden Fügepartner ist für eine betriebssichere Verbindung nicht mehr so entscheidend.
In einem bevorzugten Anwendungsverfahren kann hierbei unter anderem vorgesehen sein, dass die Durchstrahlschweißfolie zwischen den Rohr- und/oder Wandelementen vollständig aufgeschmolzen wird und somit beispielsweise bei transparenten Kunststoffmaterialien nicht mehr sichtbar ist oder aber zu einer entsprechend großflächigen Verschmelzung der Fügepartner führt. Die erfindungsgemäße Durchstrahlschweißfolie als Fügeelement kann in ihrer Herstellung hierbei extrudiert, gespritzt, geschält oder gepresst werden, sodass eine kostengünstige Herstellung gewährleistet ist und darüber hinaus eine einfache Weiterverarbeitung möglich ist.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die der Durchstrahlschweißfolie zugesetzten Partikel aus absorbierenden thermostabilen Additiven bestehen, die homogen in die Durchstrahlschweißfolie eingebettet sind. Als Partikel können hierbei laser- oder infrarotsensitive organische oder anorganische Materialien mit einer Mindesttemperaturstabilität, die den Verarbeitungstemperaturen der verwendeten Kunststoffmaterialien entspricht, in Abhängigkeit des Wärmeeinwirkungsverfahrens verwendet werden, insbesondere Farbpigmente, wie zum Beispiel Rußteilchen oder Glimmer mit Zinn-/Antimonbeschichtung, wobei die Mindesttemperaturstabilität vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 200 – 400 Grad liegen sollte.
Eine nach dem Herstellungsverfahren hergestellte Verbindung mindestens zweier aus Kunststoff bestehender Rohr- und/oder Wandelemente zeichnet sich dadurch aus, dass die sich berührenden Flächen der Rohr- und/oder Wandelemente im rohrförmigen Übergangsbereich aus der Mantelfläche eines Zylinders- oder Kegelstumpfes bestehen und im Zeitraum der Wärmeeinwirkung durch ein aufzubringenden Anpressdruck zusammengehalten werden. Hierdurch wird ein großflächiger Übergangsbereich gebildet, der in vorteilhafter Weise mittels der Wärmeeinwirkung miteinander zu einer gas- und flüssigkeitsdichten Verbindung führt. Die Schweißnaht liegt hierbei im verdeckt liegenden Übergangsbereich der Rohr- und/oder Wandelemente, sodass je nach Verwendungszweck keine störenden Schweißnähte entstehen oder aber großflächige Überlappungen vorhanden sind, die unter Berücksichtigung der entstehenden mechanischen Beanspruchungen entsprechend ausgebildet sein können.
Zur Erzeugung eines notwendigen Anpressdrucks zwischen den zu verbindenden Rohr- und/oder Wandelementen kann beispielsweise das Rückstellvermögen des zuvor thermoplastisch verformten Rohr- und/oder Wandelementes eingesetzt werden und alternativ besteht die Möglichkeit durch mechanische Einwirkung den entsprechenden Anpressdruck zu erzeugen, beispielsweise durch Gegenspannen oder eine Druckblase.
Die Übergangsbereiche können hierbei insbesondere aus Rohrenden, Schlauchabschnitten, Fittingenden oder Folienaushalsungen bestehen, wobei die Verwendung von identischen oder artgleichen Kunststoffen für die zu verbindenden Elemente den Anwendungsbereich des Herstellungsverfahrens wesentlich erweitert. Die Rohrelemente können hierbei aus Vollkunststoff, aus stahlummantelten Kunststoff oder aus kunststoffbeschichteten Stahlrohren und die Wandelemente aus tragenden oder nicht tragenden Kunststoffwänden oder Behälterauskleidungen bestehen. Ebenso besteht die Möglichkeit Folienauskleidungen von Behältern über entsprechende Befestigungsplatten zu verschweißen.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich ein Rohrelement aus einer ein- oder mehrschichtigen Kunststoffplatte herzustellen, wobei die Kunststoffplatte an der Längskante ein laser- oder infrarottransparentes Kunststoffmaterial aufweist und eine absorbierende Schweißfolie zwischen den Längskanten angeordnet ist und wobei die Längskanten ring- oder spiralförmig zusammen geführt und mittels Wärmeeinwirkung verschweißt werden.
Alternativ besteht die Möglichkeit ein vorhandenes Rohr mit einer Rohrbeschichtung zu versehen, beispielsweise ein Stahlrohr mit oder ohne Vorbehandlung, durch eine ein- oder mehrschichtige Kunststoffplatte, wobei die Kunststoffplatte an der Längskante ein laser- oder infrarottransparentes Kunststoffmaterial aufweist und eine absorbierende Schweißfolie zwischen den Längskanten angeordnet ist und wobei die Längskanten ring- oder spiralförmig zusammen geführt und mittels Wärmeeinwirkung verschweißt werden.
Hierbei ist vorgesehen, dass ein zweidimensionaler, vorzugsweise ebener, Kunststoffkörper auf einen bestimmten Durchmesser gebogen wird und die beiden diametral gegenüberliegenden Kanten zusammengeführt und mittels Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden. Die Verwendung eines Ausgangsmaterials in Form eines ebenen zweidimensionalen Kunststoffkörpers, der auf einen bestimmten Durchmesser gebogen wird, ermöglicht die einfache und kostengünstige Herstellung eines Hohlkörpers, wie er sonst beispielsweise nur im Extrusionsverfahren hergestellt werden kann. Der Durchmesser des Hohlkörpers ist hierbei durch die gewählte Breite des ebenen Kunststoffkörpers beliebig variierbar und erfordert keine aufwendigen Maschineneinrichtungen, wie es beispielsweise beim Extrudieren von unterschiedlichen Rohrdurchmessern notwendig ist. Durch den Biegevorgang des Ausgangsmaterials werden die beiden diametral gegenüberliegenden Längskanten zusammengeführt und können in kostengünstiger Weise mittels Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden, wobei die Zusammenführung der Längskanten ring- oder spiralförmig erfolgen kann.
Hierdurch besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass zur Herstellung eines Hohlkörpers einzelne ebene Kunststoffkörper entlang ihrer Längskanten miteinander verbunden werden und die Produktion eines endlosen Hohlkörpers ermöglichen. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die ebenen Kunststoffkörper auf einen Dorn oder Kern aufgewickelt werden. Die Aufwicklung kann mit überlappenden oder nebeneinander liegenden Längskanten erfolgen, wobei im Falle der Wickeltechnik durch eine entsprechende Vorspannung des aufzuwickelnden Materials die Formgebung und anschließende Verbindung mittels Wärmeeinwirkung mit geringen Hilfsmitteln vorgenommen werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Längskanten mit ihrer Stirnfläche berühren und mit einem Verbindungsstreifen unterlegt oder abgedeckt sind. Die Verbindung erfolgt dann jeweils zwischen der Kante und dem Verbindungsstreifen zur Herstellung des Hohlkörpers über die zwischengelegte Schweißfolie. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass sich die Längskanten mit ihren inneren bzw. äußeren Randbereichen überlappend berühren und miteinander über die Schweißfolie verbunden werden. In beiden Fällen erfolgt die Verbindung mittels Wärmeeinwirkung, wobei eine Verbindungsnaht über die gesamte Kantenlänge des Hohlkörpers gezogen wird, um somit eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung für die vorgesehenen Anwendungsfälle herzustellen. Durch die laser- oder infrarottransparenten Randbereiche kann die Wärmeeinwirkung wahlweise von innen oder außen erfolgen.
Zur Erzeugung eines notwendigen Anpressdrucks zwischen den zu verbindenden Kanten kann beispielsweise das Rückstellvermögen des zuvor elastisch verformten Kunststoffmaterials, wie zum Beispiel bei der Wickeltechnik, verwendet werden oder durch mechanische Einwirkung, beispielsweise durch Gegenspannen, bewirkt werden. Das Kunststoffmaterial kann vor und/oder während des Biegens erwärmt werden, sodass die Herstellung kontinuierlich an einem nahezu endlosen Kunststoffmaterial durchgeführt werden kann.
In vorteilhafter Weise können für die zu verbindenden Rohr- und/oder Wandelemente vorzugsweise hochfluorierte Kunststoffe, zum Beispiel PFA, MFA, FEP, PTFE oder teilfluorierte Kunststoffe, zum Beispiel ECTFE, PVDF, aber auch schwer schweißbare Kunststoffe, wie zum Beispiel PE-X oder PE-UHMW, verwendet werden, welche gegebenenfalls durch kunststoffübliche Füllstoffe, wie beispielsweise Glas-, Kohle-, Aramidfasern oder dergleichen, oder durch plättchenförmige Kunststoffe, wie zum Beispiel Talkum oder andere, verstärkt ausgeführt sind. Die Wärmeeinbringung zur Verbindung der Rohr- und/oder Wandelemente kann beispielsweise durch Festkörperlaser, Gaslaser, Halbleiterlaser oder Infrarotlicht, beispielsweise durch eine Xenon-Kurzbogenlampe, im Durchstrahllichtschweißen erfolgen.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren in einfachster und sicherer Weise die unterschiedlichsten Kunststoffmaterialien miteinander verbunden werden können, ohne das eine besondere Vorbehandlung oder Kunststoffauswahl notwendig ist, wodurch deren Vorratshaltung vereinfacht wird und durch die Verwendung der Durchlichtschweißfolie eine Abstimmung auf die verwendeten Kunststoffmaterialien und Geräte zur Wärmeeinwirkung vorgenommen werden kann.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren mit verschiedenen Konstruktionsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
1 eine Schweißverbindung zwischen einem Rohrelement und einer ausgehalsten Folie,
2 eine Schweißverbindung zwischen einem kunststoffbeschichteten Stahlrohr und einer ausgehalsten Folie,
3 eine Schweißverbindung bei zwei koaxial angeordneten Rohrelementen,
4 eine Schweißverbindung bei einem kegelstumpfartigen Übergangsbereich zweier Rohrelemente,
5 eine Schweißverbindung eines Rohrelementes mit Flanschkragen an einer Behälterwandung und einer Korrosionsschutzfolie,
6 eine Schweißverbindung eines Rohrelementes an einem Wandelement bzw. mit einer Korrosionsschutzfolie mittels Formstück,
7 einen zylindrischen Hohlkörper mit sich berührenden Längskanten und einem Verbindungsstreifen,
8 einen erfindungsgemäßen Hohlkörper mit überlappenden Längskanten aus zwei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien,
9 eine gewickelte Anordnung eines Hohlkörpers in einer Draufsicht und geschnittenen Seitenansicht,
10 verschiedene Ausführungen des Hohlkörpers mit unterschiedlichen Materialkombinationen,
11 weitere Ausführungen gemäß 10,
12 weitere Ausführungen gemäß 10,
13 in einer geschnittenen Seitenansicht einen Behälter mit einer Korrosionsschutzfolie und einer versplinteten Befestigungsplatte,
14 eine Ausführung mit einer festgeschraubten Befestigungsplatte,
15 eine Ausführung mit einer an einem Schubbolzen angeschraubten Befestigungsplatte,
16 eine Ausführung mit einer napfförmig ausgebildeten Befestigungsplatte, die mittels eines Schubbolzen fixiert ist und
17 eine Ausführung gemäß 14 mit einem Gewindebolzen.
1 zeigt ein erstes Konstruktionsbeispiel einer Verschweißung zwischen einem Rohrelement 10 und einer ausgehalsten Folie 11 als Fügepartner. Die Folie 11 weist eine ringförmig an dem Rohrelement 10 anliegenden Aushalsung 12 auf, welche bündig mit dem Rohrelement 10 abschließt. Der Übergangsbereich 13 der beiden zu verbindenden Fügepartner 10, 11 besteht aus einer Zylinderfläche, welche durch eine Wärmeeinwirkung, wie durch die Blitzpfeile angedeutet, zu einer Verschmelzung der beiden Kunststoffmaterialien der Fügepartner 10, 11 mit der Durchstrahlschweißfolie 14 führt. Die Verschmelzungsfläche liegt mittig im Übergangsbereich 13 und wird durch den erfindungsgemäßen Energieeintrag der Wärmeeinwirkung erzielt. Die Wärmeeinwirkung erfolgt von der laser- oder infrarottransparenten Seite der Fügepartner 10, 11 her statt. Hierbei besteht die Möglichkeit das beide Fügepartner 10, 11 aus laser- oder infrarottransparenten Materialien bestehen oder gegebenenfalls nur einer der beiden Fügepartner 10, 11.
2 zeigt ein Stahlrohrelement 20, welches eine Kunststoffbeschichtung 21 aufweist. Das Stahlrohrelement 20 ist ebenfalls mit einer ausgehalsten Folie 22 durch Wärmeeinwirkung verbunden. Zu diesem Zweck ist im Übergangsbereich 23 eine Durchstrahlschweißfolie 24 angeordnet, wobei sich die ringförmige Verschmelzungsfläche wiederum mittig im Übergangsbereich 23 der zu verbindenden Fügepartner 20, 22 befindet.
3 zeigt eine Verbindung zwischen zwei koaxial ineinander geschobenen Rohrelementen 30, 31 als Fügepartner, welche einen sich überlappenden Übergangsbereich 32 aufweisen, der in Längsrichtung ausgebildet ist und wobei zwischen den beiden Fügepartnern 30, 31 wiederum eine Durchstrahlschweißfolie 33 angeordnet ist. Nach der Wärmeeinwirkung entsteht somit eine mittig angeordnete ringförmige Verschmelzungsfläche 34, die die beiden Fügepartner 30, 31 miteinander verbindet.
4 zeigt zwei kegelstumpfartige Rohrelemente 40, 41, welche ebenfalls einen überlappenden Übergangsbereich 42 aufweisen, wobei in diesem Übergangsbereich 42 die Durchstrahlschweißfolie 43 angeordnet ist. Nach der erfolgten Wärmeeinwirkung sind die beiden Rohrelemente 40, 41 durch die sich ausgebildete Verschmelzungsfläche im Übergangsbereich 42 miteinander verbunden.
5 zeigt ein mit einem Flanschkragen 52 ausgebildetes Rohrelement 50, welches im Randbereich oder in einer Bohrung 51 einer Wand- oder Bodenplatte 53 aufgenommen ist. Die rechte Figurenhälfte der 5 zeigt eine auf dem Flanschkragen 52 angeschweißte Folie 54, wobei zwischen Folie 54 und Flanschkragen 52 eine Durchstrahlschweißfolie 55 angeordnet ist und die beiden Fügepartner nach erfolgter Wärmeeinwirkung miteinander verbindet. In der linken Figurenhälfte der 5 ist demgegenüber der Flanschkragen 52 mittels einer Durchstrahlschweißfolie 55 unmittelbar mit der Wand- oder Bodenplatte 53 verschweißt. Bei den Schweißvorgängen wird die Wärmeeinwirkung jeweils von der laser- oder infrarottransparenten Kunststoffmaterialseite her vorgenommen.
6 zeigt ein Rohrelement 60, welches in der rechten Figurenhälfte eine rechtwinklig angeordnete Wand- oder Bodenplatte 61 und in der linken Figurenhälfte eine angeschweißte Folie 62 aufweist. Das Rohrelement 60 ist mit der Wand- oder Bodenplatte 61 beziehungsweise der Folie 62 mittels eines ringförmigen Formstückes 63 verbunden, wobei zwischen dem Formstück 63 und dem Rohrelement 60 beziehungsweise der Wand- oder Bodenplatte 61 und der Folie 62 eine Durchstrahlschweißfolie 64 angeordnet ist. Die Wärmeeinwir kung kann, wie durch die Blitzfeile angedeutet, von der jeweils laser- oder infrarottransparenten Kunststoffmaterialseite her erfolgen. Hierbei wird das Formstückes 63 mit dem Rohrelement 60 beziehungsweise der Wand- oder Bodenplatte 61 und der Folie 62 mittels zweier ringförmiger Schweißnähte miteinander verbunden, welche zu einer Verschmelzungsfläche zwischen dem Rohrelement 60 und dem Formstück 63 sowie zwischen dem Formstück 63 und der Wand- oder Bodenplatte 61 beziehungsweise der Folie 62 führen.
Die in den 1 bis 6 gezeigten Konstruktionsbeispiele verdeutlichen die Vielseitigkeit des Verfahrens zur Verbindung zweier gleichartiger oder ungleichartiger Kunststoffmaterialien mit Hilfe einer Durchstrahlschweißfolie. Die zu verbindenden Fügepartner können hierbei auf den Stirnflächen beziehungsweise Umfangsflächen in den Übergangsbereichen miteinander verschweißt werden. Hierbei wird durch das angewendete erfindungsgemäße Laser- oder Infrarotschweißverfahren nur ein geringer Energieeintrag in die zu verbindenden Kunststoffteile notwendig, sodass keine langen Abkühlzeiten erforderlich sind und demzufolge eine nur kurzzeitige Fixierung der zu verbindenden Fügepartner notwendig ist. Um eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Rohr- und/oder Wandelementen herzustellen, wird hierbei eine über den Umfang durchgehende Schweißnaht ausgebildet.
7 zeigt ein erstes Konstruktionsbeispiel eines Hohlkörpers 70, welcher ursprünglich aus einem ebenen Kunststoffkörper 71, beispielsweise einer Kunststofffolie oder Kunststoffplatte, besteht. Der Kunststoffkörper 71 wurde durch einen Umformungsprozess, zum Beispiel durch einen Biegeprozess auf eine nahezu kreisrunde Form gebracht, wobei sich die Längskanten 72, 73 berühren und eine sichtbare Naht 74 ergeben. Im Bereich der Naht 74 ist der Kunststoffkörper 71 beziehungsweise Hohlkörper 70 durch einen Verbindungsstreifen 75 mit einer Durchstrahlschweißfolie 76 zusammengefügt. Der Kunststoffkörper 71 besteht aus einem laser- oder infrarottransparenten Kunststoff, sodass durch die Wärmeeinwirkung der Kunststoffkörper 71 mit dem Verbindungsstreifen 75 gas- und flüssigkeitsdicht verbunden werden kann. Die Wärmeeinwirkung erfolgt hierbei entsprechend den gezeigten Pfeilen von außen auf den fertig gebogenen Kunststoffkörper 71. Die Anordnung des Verbindungsstreifens 75 und der Durchstrahlschweißfolie 76 kann hierbei gegebenenfalls von außen erfolgen, sodass die Lasereinwirkung von innen her auf den fertig vorgebogenen Kunststoffkörper 71 möglich ist. Der Herstellungs prozess gestaltet sich in der Art, dass das ebene Ausgangsmaterial kontinuierlich auf die gewünschte Form gebogen und die Längskanten 72, 73 zusammengeführt werden. Gleichzeitig wird der Verbindungsstreifen 75 und die Durchstrahlschweißfolie 76 ebenfalls zugeführt und unter- oder oberhalb der Naht 74 bis zur Wärmeeinwirkung fixiert. Der Produktionsablauf kann hierbei kontinuierlich von dem Biegevorgang über das Zusammenführen und der Verbindungsherstellung mit einem ständigen Weitertransport des Kunststoffkörpers 71 einschließlich Verbindungsstreifen 75 und Durchstrahlschweißfolie 76 erfolgen. Der Durchmesser des Hohlkörpers 70 wird hierbei von der Breite des Ausgangsmaterials bestimmt, welches darüber hinaus als Endlosband geliefert wird und somit die Herstellung beliebiger Hohlkörperlängen ermöglicht. Aufgrund des geringen Wärmeeintrages kann der Herstellungsprozess kontinuierlich fortgeführt werden, weil keine langen Fixierung- und Abkühlzeiten erforderlich sind.
8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Hohlkörpers 80, welcher ebenfalls aus einem zuvor ebenen Kunststoffkörper 81 vorgebogen ist. Der Kunststoffkörper 81 kann aus zwei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien, bestehen, wobei gegebenenfalls einseitig ein laser- oder infrarottransparenter Kunststoffstreifen 82 angeformt ist. Gegenüber der Ausführung des Hohlkörpers gemäß 7 überlappen die beiden Randbereiche 83, 84 des Kunststoffkörpers 81, wobei zwischen den Enden des Kunststoffkörpers 81 eine Durchstrahlschweißfolie 85 angeordnet ist und somit eine Wärmeeinwirkung von außen oder innen ermöglicht wird. Der Produktionsprozess kann, wie bereits zu 7 beschrieben, in der gleichen Weise ablaufen, wobei bei dieser Ausführung eine Überlappung der Randbereiche 83, 84 vorgesehen ist und kein weiterer Verbindungsstreifen benötigt wird.
9 zeigt einen Hohlkörper 90, welcher gegenüber den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen aus einem gewickelten Kunststoffmaterial 91 besteht, welches mit den Randbereichen 92, 93 überlappend und schräg verlaufend aufgewickelt ist. Die beiden Randbereiche 92 oder 93 bzw. Längskanten können entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 aus unterschiedlichen Materialien gegenüber dem mittleren Kunststoffmaterial bestehen. Hierzu besteht aufgrund des neu angemeldeten Verfahrens zur Verschweißung der Kunststoffkomponenten jedoch keine Notwendigkeit, da durch die verwendete Durchstrahlschweißfolie 95 beliebige Kunststoffmaterialien problemlos miteinander verbunden werden können. Gegebenenfalls kann jedoch die Auswahl des laser- oder infrarottransparenten beziehungsweise laser- oder infrarotabsorbierenden Kunststoffmaterials für die Randbereich 92 und 93 hierbei entsprechend der bevorzugten Wärmeeinwirkungsrichtung ausgewählt werden. Das Kunststoffmaterial 91 mit den Randbereichen 92, 93 wird beispielsweise auf einen Dorn aufgewickelt, welcher nach Beendigung des Herstellungsprozesses aus dem Rohr entfernt werden kann. Diese Ausführung ist in der geschnittenen Seitenansicht im unteren Bereich dargestellt, wo die Durchstrahlschweißfolie 95 nur zwischen den Randbereichen 92, 93 angeordnet ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, das anstelle eines Dorns ein Kern 94 verwendet wird, auf den das Kunststoffmaterial 91 aufgewickelt und durch die Wärmeeinwirkung im Randbereich 92, 93 miteinander verbunden wird. Das Rohr 94 kann hierbei Bestandteil des herzustellenden Hohlkörpers 90 sein, beispielsweise als Stahlrohr zur Beschichtung mit einer Kunststofffolie. Diese Ausführung ist in der oberen Figurenhälfte dargestellt. Zusätzlich zeigt eine Ausschnittvergrößerung die Verbindung zu den überlappenden Randbereichen und einer bis zum Rohr durchgezogenen Durchstrahlschweißfolie 95, die sich infolge der Wärmeeinwirkung mit der Oberfläche des Rohrs verbindet, wie aus der Detailansicht ersichtlich. Die Durchstrahlschweißfolie 95 füllt durch die Plastifizierung die vorhandenen Poren in der Oberfläche des Rohrs aus, sodass eine gute Oberflächenhaftung entsteht. Das vorgenannte Herstellungsverfahren weist darüber hinaus den besonderen Vorteil auf, dass der notwendige Anpressdruck beziehungsweise Fügedruck für die Wärmeeinwirkung durch das aufzuwickelnde Material mit einer entsprechenden Vorspannung selbst produzierbar ist. Nach der Wärmeeinwirkung und einem kurzen Abkühlungsprozess liegt eine ausreichende Festigkeit des Hohlkörpers 90 beziehungsweise des beschichteten Stahlrohrs vor.
Die 10, 11 und 10 zeigen in mehreren Teilfiguren die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten zur Verschweißung von laser- oder infrarottransparenten Kunststoffmaterialien, wobei gegebenenfalls Kunststoffmaterialien mit einem angeformten Randbereich verwendet werden. Bei den Teilfiguren handelt es sich um eine jeweilige Ausschnittvergrößerung der Hohlkörper im Übergangs- beziehungsweise Verbindungsbereich.
Die obere Teilfiguren von 10 zeigt beispielsweise einen Hohlkörper 100, der mit seinen beiden Randbereichen 101, 102 überlappend aufliegt und zwischen den Randbereichen 101, 102 eine Durchstrahlschweißfolie 103 zur Verbindung aufweist. Wahlweise kann eine Verschweißung durch Wärmeeinwirkung von der Ober- oder Unterseite her erfolgen.
Die mittlere Teilfigur von 10 zeigt einen Hohlkörper 110, bestehend aus einem preiswerten Kunststoffmaterial 111, an welches randseitig ein höherwertiger Kunststoffstreifen 112 angeformt ist und nach dem Zusammenlegen eine Überlappung bildet, zwischen der ebenfalls eine Durchstrahlschweißfolie 113 eingefügt ist. Die Wärmeeinwirkung kann, wie in der vorgenannten Figur von innen oder außen erfolgen, wie die Blitzpfeile andeuten.
Die untere Teilfigur von 10 zeigt einen Hohlkörper 120, der aus einem Kunststoffmaterial 121 besteht, welches mit seinen Stirnflächen 122, 123 aneinander liegt. Im Bereich der Berührungsnaht 124 ist ein Verbindungsstreifen 125 oberhalb angeordnet, wobei zwischen dem Verbindungsstreifen 125 und der Naht 124 zusätzlich eine Durchstrahlschweißfolie 126 eingelegt ist, die in Folge der Wärmeeinwirkung, wie durch die Blitzpfeile angedeutet, eine Verschweißung der jeweiligen Endbereiche des Kunststoffmaterials 121 mit den Verbindungsstreifen 125 ermöglicht.
Die obere Teilfigur von 11 zeigt eine Anordnung eines Hohlkörpers 130, bei dem ein Verbindungsstreifen 131 unterhalb der Enden des Kunststoffmaterials 132 angeordnet ist. Die Enden des Kunststoffmaterials 132 berühren sich wiederum mit ihren Stirnflächen 133, 134 und bilden eine Verbindungsnaht 135. Durch die Durchstrahlschweißfolie 136 zwischen den Verbindungsstreifen 131 und dem Kunststoffmaterial 132 kann in Folge einer Wärmeeinwirkung eine Verschweißung des Hohlkörpers 130 erfolgen.
Die mittlere Teilfigur von 11 zeigt einen Hohlkörper 140, der aus einem Kunststoffmaterial 141 besteht, welches angeformte Randstreifen 142 aufweist, die gegebenenfalls aus einem höhenwertigen Kunststoffmaterial bestehen können und eine laser- oder infrarottransparente Zusammensetzung aufweisen. Eine Verschweißung der Randstreifen 142 erfolgt über einen oberhalb liegenden Verbindungsstreifen 143, wobei zwischen dem Verbindungsstreifen 143 und den Randbereichen 142 eine Durchstrahlschweißfolie 144 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Verbindungsstreifen 143 aus einem laser- oder infrarottransparenten Material, sodass eine Wärmeeinwir kung, angedeutet durch die Blitzpfeile, von oben beziehungsweise außen erfolgen kann.
Die untere Teilfigur von 11 zeigt einen Hohlköper 150 aus einem Kunststoffmaterial 154 mit zwei Randstreifen 151 aus einem laser- oder infrarottransparenten Kunststoffmaterial. Der Verbindungsstreifen 152 kann demgegenüber aus einem artverwandten Kunststoffmaterial bestehen. Zwischen dem Verbindungsstreifen 152 und den Randbereichen 151 ist eine Durchstrahlschweißfolie 153 angeordnet, die in Folge der Wärmeeinwirkung zu einer Verschweißung der Randbereiche des Hohlkörpers 150 führt.
12 zeigt in der oberen Teilfigur einen Hohlkörper 160 aus einem Kunststoffmaterial 162 bei dem unterhalb der Enden des Kunststoffmaterials 162 ein Verbindungsstreifen 161 angeordnet ist. Zwischen den Stirnflächen 163, 164 liegt eine Durchstrahlschweißfolie 165 und zwischen den Enden des Kunststoffmaterials 162 und den Verbindungsstreifen 161 liegt eine Durchstrahlschweißfolie 166, sodass durch Wärmeeinwirkung eine Verschweißung der Stirnflächen 163, 164 und der Kontaktfläche mit dem Verbindungsreifen 161 möglich ist. In der unteren Teilfigur ist eine Anordnung dargestellt, bei der der Hohlkörper 170 aus einem Kunststoffmaterial 174 mit angeformten Randstreifen 171 besteht, wobei unter dem Randstreifen 171 ein Verbindungsstreifen 172 angeordnet ist. Zwischen den Randstreifen 171 und den Verbindungsstreifen 172 liegt eine Durchstrahlschweißfolie 173, die sich bis in die Stirnflächen der Randstreifen 171 hinein erstreckt.
Nach 13 ist eine aus Stahlblech oder dergleichen bestehende Kanalwand 200 auf der Wandinnenfläche mit einer Korrosionsschutzfolie 201 aus einem laser- oder infrarottransparenten Kunststoff, zum Beispiel Fluorkunststoff wie PVDF, ECTFE, FEP, MFA, PFA oder dergleichen verkleidet. Die Flächenabmessungen der etwa 0,5 bis 3,00 mm dicken Folie entsprechen dem Kanalquerschnitt. Die Befestigung der Korrosionsschutzfolie 201 geschieht durch eine Durchstrahlschweißfolie 202, welche durch Wärmeeinwirkung eine Verschweißung mit einer Befestigungsplatte 203 ermöglicht, die in einer geeigneten Anzahl und Verteilung an der Wandinnenfläche angebracht sind und aus einem Kunststoff bestehen oder eine Kunststoffbeschichtung aufweisen. Bei der Ausführung nach 11 ist an die aus einem Kunststoff bestehende Befestigungsplatte 203 ein aus dem gleichen Kunststoff bestehen der Bolzen 204 angeformt, wobei zur Versteifung ein Stahlkern 205 eingebettet ist. In der Kanalwand sind in geeigneter Anzahl und Verteilung Bohrungen 208 vorhanden, durch welche die Bolzen 204 gesteckt werden. Unter Zwischenlage einer metallischen Unterlegscheibe 206 ist der Bolzen 204 auf der Wandaußenfläche durch einen Splint 207 befestigt. Die eingezogene und gegen die Kopffläche der Befestigungsplatte 203 anliegende Korrosionsschutzfolie 201 wird dann durch Gegendrücken und Wärmeeinwirkung mit der Innenfläche der aus Kunststoff bestehenden Kopffläche der Befestigungsplatte 203 verschweißt. Das Gerät zur Wärmeeinwirkung ist nicht dargestellt, es ist zweckmäßig so bemessen, dass es die Kopffläche der Befestigungsplatte 203 erfasst. Auch können mehrere Geräte in entsprechenden Abständen an einem Arbeitsrahmen angebracht sein, sodass gleichzeitig mehrere Schweißverbindungen herstellbar sind.
Bei der Ausführung nach 14 besteht die Befestigungsplatte 203 aus einer metallischen Grundplatte 209 mit einem Gewindebolzen 210, der in eine Bohrung 208 einer Kanalwand 200 eingeschraubt ist. Die Grundplatte 209 ist mit einer Kunststoffmasse ummantelt und ihre Kopffläche bildet mit der Korrosionsschutzfolie 201 eine Kontaktfläche, zwischen der eine Durchstrahlschweißfolie 202 angeordnet ist.
Für eine Anbringung der Befestigungsplatte 203 an der Kanalwand 200 vom Kanalinneren her zeigt 15 einen Schubbolzen 211, der in die Kanalwand 200 mittels eines Bolzensetzgeräts eingetrieben worden ist und auf dessen Gewinde 213 eine an der Befestigungsplatte 203 angeformte Gewindehülse 212 aufschraubbar ist.
Alternativ kann entsprechend 16 die Befestigungsplatte 203 mit einer Vertiefung 214 versehen sein, auf deren Bodenfläche 215 eine am Kopf eines Schubbolzens 211 angebrachte Druckplatte 216 einwirkt. Um die Druckplatte 216 herum verläuft eine Nut, die eine Verspannung oder Scherwirkung auf die Befestigungsplatte 203 durch die Druckplatte 216 verhindert. Die Befestigungsplatte 203 besteht aus Kunststoff, deren Ringfläche 217 mit der Korrosionsschutzfolie 201 unter Verwendung einer Durchstrahlschweißfolie 218 verschweißt ist.
15 zeigt eine ähnliche Anordnung bei der anstelle eines Schubbolzens ein in der Befestigungsplatte 203 aufgenommener Gewindebolzen 219 verwendet wird. Mit Hilfe einer Mutter 220 erfolgt die Befestigung der Druckplatte 216. Die Korrosionsschutzfolie 201 wird mit Hilfe der Durchstrahlschweißfolie 218 mit der Befestigungsplatte 203 verschweißt.

10: Rohrelement/Fügepartner
11: Folie/Fügepartner
12: Aushalsung
13: Übergangsbereich
14: Durchstrahlschweißfolie
20: Stahlrohrelement/Fügepartner
21: Kunststoffbeschichtung
22: Folie/Fügepartner
23: Übergangsbereich
24: Durchstrahlschweißfolie
30: Rohrelement/Fügepartner
31: Rohrelement/Fügepartner
32: Übergangsbereich
33: Verschmelzungsfläche
34: Durchstrahlschweißfolie
40: Rohrelement/Fügepartner
41: Rohrelement/Fügepartner
42: Übergangsbereich
43: Durchstrahlschweißfolie
50: Rohrelement/Fügepartner
51: Bohrung
52: Flanschkragen
53: Wand- oder Bodenplatte
54: Folie/Fügepartner
55: Durchstrahlschweißfolie
60: Rohrelement/Fügepartner
61: Wand- oder Bodenplatte
62: Folie/Fügepartner
63: Formstück/Fügepartner
64: Durchstrahlschweißfolie
70: Hohlkörper
71: Kunststoffkörper
72: Längskante
73: Längskante
74: Naht
75: Verbindungsstreifen
76: Durchstrahlschweißfolie
80: Hohlkörper
81: Kunststoffkörper
82: Kunststoffstreifen
83: Randbereich
84: Randbereich
85: Durchstrahlschweißfolie
90: Hohlkörper
91: Kunststoffmaterial
92: Randbereich/Längskante
93: Randbereich/Längskante
94: Dorn/Kern
95: Durchstrahlschweißfolie
100: Hohlkörper
101: Randbereich
102: Randbereich
103: Durchstrahlschweißfolie
110: Hohlkörper
111: Kunststoffmaterial
112: Kunststoffstreifen
113: Durchstrahlschweißfolie
120: Hohlkörper
121: Kunststoffmaterial
122: Stirnfläche
123: Stirnfläche
124: Naht
125: Verbindungsstreifen
126: Durchstrahlschweißfolie
130: Hohlkörper
131: Verbindungsstreifen
132: Kunststoffmaterial
133: Stirnfläche
134: Stirnfläche
135: Verbindungsnaht
136: Durchstrahlschweißfolie
140: Hohlköper
141: Kunststoffmaterial
142: Randstreifen
143: Verbindungsstreifen
144: Durchstrahlschweißfolie
150: Hohlkörper
151: Randstreifen
152: Verbindungsstreifen
153: Durchstrahlschweißfolie
154: Kunststoffmaterial
160: Hohlkörper
161: Verbindungsstreifen
162: Kunststoffmaterial
163: Stirnfläche
164: Stirnfläche
165: Durchstrahlschweißfolie
166: Durchstrahlschweißfolie
170: Hohlkörper
171: Randstreifen
172: Verbindungsstreifen
173: Durchstrahlschweißfolie
174: Kunststoffmaterial
200: Kanalwand
201: Korrosionsschutzfolie
202: Durchstrahlschweißfolie
203: Befestigungsplatte
204: Bolzen
205: Stahlkern
206: Unterlegscheibe
207: Splint
208: Bohrung
209: Grundplatte
210: Gewindebolzen
211: Schubbolzen
212: Gewindehülse
213: Gewinde
214: Vertiefung
215: Bodenfläche
216: Druckplatte
217: Ringfläche
218: Durchstrahlschweißfolie
219: Gewindebolzen
220: Mutter

Claims

Verfahren zur Herstellung oder Verbindung mindestens zweier aus Kunststoff bestehender Rohr- und/oder Wandelemente (10, 11, 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) durch Wärmeeinwirkung für insbesondere Behälter, Apparate, Gehäuse- und Leitungskanäle zur Aufnahme und/oder zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den zu verbindenden Rohr- und/oder Wandelementen (10, 11, 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) eine im Wellenlängenbereich von 150 – 2500 nm, insbesondere 500 – 1500 nm oder 800 – 1000 nm, absorbierende Schweißfolie verwendet wird, welche als Fügeelement durch das entstehende Schweißvolumen die beiden Fügepartner miteinander verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement aus einer Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 34, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 165, 166, 173, 202, 218) von 0,05 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,1 bis 1,00 mm, besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 34, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 165, 166, 173, 202, 218) aus einem laser- oder infrarottransparenten Kunststoffmaterial mit absorbierenden Partikeln in einem bestimmten Wellenlängenbereich besteht.
Verfahren nach einem oder mehren der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 34, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 166, 170, 173, 202, 218) als Aufheizfolie zur Verbindung laser- oder infrarottransparenter Kunststoffmaterialen verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 34, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 165, 166, 173, 202, 218) zwischen den Rohr- und/oder Wandelementen (10, 11, 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) ein Schmelzvolumen ausbildet, welches als Toleranzausgleich verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 34, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 165, 166, 173, 202, 218) zwischen den Rohr- und/oder Wandelementen vollständig aufgeschmolzen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 34, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 165, 166, 173, 202, 218) extrudiert, gespritzt, geschält oder gepresst ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 33, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 165, 166, 173, 202, 218) zugesetzten Partikel aus absorbierenden thermostabilen Additiven bestehen, die homogen in die Durchstrahlschweißfolie eingebettet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Partikel infrarotsensitive organische oder anorganische Materialien mit einer Mindesttemperaturstabilität, die den Verarbeitungstemperaturen der verwendeten Kunststoffmaterialien entspricht, in Abhängigkeit des Wärmeeinwirkungsverfahrens verwendet werden, insbesondere Farbpigmente, wie zum Beispiel Rußteilchen oder Glimmer mit Zinn-/Antimonbeschichtung.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sich berührenden Flächen der Rohr- und/oder Wandelemente (10, 11 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) im rohrförmigen Übergangsbereich (13, 23, 32, 42) aus der Mantelfläche eines Zylinders oder Kegelstumpfes bestehen und für den Zeitraum der Wärmeeinwirkung durch einen aufzubringenden Anpressdruck zusammengehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht im verdeckt liegenden Übergangsbereich (13, 23, 32, 42) der Rohr- und/oder Wandelemente (10, 11, 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck beispielsweise durch das Rückstellvermögen eines zuvor thermoplastisch verformten Rohr- und/oder Wandelement (10, 11 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) erzielt wird oder durch mechanische Einwirkung, beispielsweise durch Gegenspannen oder eine Druckblase, erzeugt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsbereiche (13, 23, 32, 42) aus Rohrenden, Schlauchabschnitte, Fittingenden oder Folienaushalsungen bestehen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrelemente (10, 20, 30, 31, 40, 41, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) aus Vollkunststoff, aus stahlummantelten Kunst stoff oder aus kunststoffbeschichteten Stahlrohren und die Wandelemente aus tragenden oder nichttragenden Kunststoffwänden oder Behälterauskleidungen (11, 22, 51, 53, 54, 62, 63) bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrelement (70, 80, 90) aus einer ein- oder mehrschichtigen Kunststoffplatten hergestellt wird, wobei die Kunststoffplatte an den Längskanten ein laser- oder infrarottransparentes Kunststoffmaterial aufweist und eine absorbierende Durchstrahlschweißfolie (76, 85, 95) im Bereich der Längskanten (72, 73) angeordnet ist und die Längskanten (72, 73) ring- oder spiralförmig zusammengeführt und mittels Wärmeeinwirkung verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rohrbeschichtung, beispielsweise eines Stahlrohres mit oder ohne Vorbehandlung, durch eine ein- oder mehrschichtige Kunststoffplatte erfolgt, wobei die Kunststoffplatte an den Längskanten ( 82, 83, 92, 93) ein laser- oder infrarottransparentes Kunststoffmaterial (91, 111, 121, 132, 141) aufweist und eine absorbierende Durchstrahlschweißfolie (95) im Bereich der Längskanten (82, 83, 92, 93) angeordnet ist und die Längskanten (82, 83, 92, 93) ring- oder spiralförmig zusammengeführt und mittels Wärmeeinwirkung verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längskanten (82, 83, 92, 93) mit ihrer Stirnfläche berühren und mit einem Verbindungsstreifen (75, 125, 131, 143, 152, 161, 172) unterlegt oder abgedeckt sind.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längskanten (82, 83, 92, 93) mit ihren inneren bzw. äußeren Randbereichen überlappend berühren.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstrahlschweißfolie (14, 24, 34, 43, 55, 64, 76, 85, 95, 103, 113, 126, 136, 144, 153, 165, 166, 173, 202, 218) zwischen den Längskanten (82, 83, 92, 93) oder zwischen einer Längskante (82, 83, 92, 93) und dem Verbindungsstreifen (75, 125, 131, 143, 152, 161, 172) eingefügt wird, wobei eine oder beide Längskanten (82, 83, 92, 93) aus laser- oder infrarottransparentem Kunststoffmaterial (91, 111, 121, 132, 141) bestehen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzvolumen zwischen den Überlappungen der Längskanten (82, 83, 92, 93) und/oder der Längskanten (82, 83, 92, 93) und dem Verbindungsstreifen (75, 125, 131, 143, 152, 161, 172) liegt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper vor und/oder während des Biegens erwärmt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegen und Verbinden kontinuierlich an einem nahezu endlosen Kunststoffmaterial (91, 111, 121, 132, 141) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass identische oder artgleiche Kunststoffe für die zu verbindenden Rohr- und/oder Wandelemente (10, 11 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) verwendet werden, welche ggf. durch kunststoffübliche Füllstoffe, wie beispielsweise Glas-, Kohle-, Aramidfasern oder dergleichen, oder durch plättchenförmige Füllstoffe, wie z.B. Talkum oder andere, verstärkt ausgeführt sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass für die Rohr- und/oder Wandelemente (10, 11, 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) vorzugsweise hochfluorierte Kunststoffe, zum Beispiel PFA, MFA, FEP, PTFE oder teilfluorierte Kunststoffe, zum Beispiel ECTFE, PVDF, aber auch schwer schweißbare Kunststoffe, wie zum Beispiel PE-X oder PE-UHMW, verwendet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr- und/oder Wandelemente (10, 11, 20, 22, 30, 31, 40, 41, 50, 51, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150) durch Festkörperlaser, Gaslaser, Halbleiterlaser oder Infrarotlicht, beispielsweise durch eine Xenon-Kurzbogenlampe, im Durchstrahllichtschweißen verschweißt werden.